مقالات مشابهة
في هذا المقال سوف نقوم بتوضيح أهمية عملية التنظيف للألواح الشمسية الكهروضوئية، لماذا نقوم بتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية؟ ما هي الأمور التي يجب أخذها بعين الاعتبار في عملية التنظيف؟ وما هي الطرق والوسائل المتاحة للقيام بعملية تنظيف الألواح؟
مقدمة
تقوم الألواح الشمسية الكهروضوئية بعملية تحويل الإشعاع الشمسي الساقط عليها إلى تيار كهربائي ثابت (DC Current)، ومن ثم تُربط الألواح الشمسية الكهروضوئية مع العواكس الكهروضوئية (PV Inverters) وذلك بهدف تحويل التيار الثابت (DC Current) إلى تيار متردد (AC Current) وتصدير هذا التيار إلى الشبكة الكهربائية العامة والأحمال الكهربائية.
تَجمع الأتربة على السطح الزجاجي للألواح الشمسية الكهروضوئية يؤدي إلى حجب جزء من الإشعاع الشمسي الساقط على الألواح وبالتالي يؤدي إلى انخفاض القدرة الإنتاجية لهذه الألواح! ويؤدي أيضاً تجمع الأتربة بشكل غير متساوي أو الأجسام غير الشفافة مثل فضلات الطيور على اللوح الكهروضوئية إلى نشوء نقاط ساخنة (Hot Spots).
صورة (1): فضلات العصافير على الألواح الكهروضوئية، وما تسببه من نقاط ساخنة.
صورة (2): تجمع الأتربة على الألواح بشكل متساوي، وما تسببه من إنخفاض في إنتاجية الألواح الشمسية الكهروضوئية.
لماذا نقوم بتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية؟
يجب تنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية بشكل دوري وحسب الحاجة للحفاظ على إنتاجية المشاريع، وتجنب انخفاض الإنتاجية بسبب تجمع الأتربة على الألواح.
بالإضافة إلى ذلك فإن تجمع الأتربة بشكل غير متساوي على الألواح، أو في حال وجود أجسام غير شفافة على الألواح الكهروضوئية فإن ذلك يؤدي إلى نشوء نقاط ساخنة (Hot-Spots)، وفي حال استمرار وجود هذه البقع الساخنة بدون إجراء مناسب من قبل مشغلي المشاريع ولفترة زمنية طويلة من الممكن أن تسبب هذه النقاط الساخنة بحرق الطبقة العازلة الموجودة في الوجه الخلفي للألواح (Backsheet).
ما هي الأمور التي يجب أخذها بعين الاعتبار عند تنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية؟
- يوصى بتنظيف الألواح في فترة الصباح الباكر أو في المساء، حتى يكون الفرق بين درجة حرارة الماء المستخدم ودرجة حرارة الألواح الشمسية الكهروضوئية أقل ما يمكن.
- تنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية يجب أن يتم والعواكس الكهربائية لا تعمل (يجب أن تكون سلاسل الألواح تكون في وضعية الدائرة المفتوحة Open Circuit). وذلك بهدف عدم التأثير على إنتاجية الألواح وتقليل احتمالية حدوث الصدمات الكهربائية للعاملين على تنظيف الألواح.
- يجب عدم استخدام أي مواد كيميائية في عملية تنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية.
- يوصى بمسح السطح الزجاجي للألواح الشمسية الكهروضوئية بإسفنجة مبللة أو قطعة قماش ناعمة. هذه الآلية قابلة للتطبيق في المشاريع السكنية والمشاريع ذات الأحجام الصغيرة، أما المشاريع ذات الأحجام الكبيرة فيجب استخدام ماكينات وفراشي مخصصة لعملية التنظيف.
صورة (3): يجب استخدام الجزء السفلي من هذه الاسنفجة فقط في عملية التنظيف، حيث أن الجزء العلوي (الجهة ذات اللون الأزرق) من الممكن أن تسبب بخدوش على زجاج الألواح وبالتالي تؤثر على إنتاجية الألواح.
- لا تقوم باستخدام أي مواد حادة في عملية تنظيف الألواح الكهروضوئية من الأوساخ العالقة عليها (مثل إزالة فضلات العصافير).
صورة (4): يجب عدم استخدام أي مواد حادة من الممكن أن تسبب بخدوش للسطح الزجاجي للألواح أثناء عملية التنظيف.
- يجب عدم الاستناد على الألواح أثناء تنظيفها.
صورة (5): يجب عدم الاستناد على الألواح بتاتاً أثناء القيام بتنظيفها.
- لا تقوم بتنظيف الألواح في حال وجود كسور فيها، أو وجود كوابل متضررة في النظام لأن ذلك قد يؤدي إلى خطر التعرض للصعقات الكهربائية.
- قراءة التعليمات والإرشادات الخاصة بتنظيف الألواح الصادرة عن الشركة المصنعة للألواح التي تقوم بتنظيفها.
ما هي الآلية المناسبة لتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية
في المشاريع الصغيرة والمشاريع السكنية يمكن استخدام الاسفنج المبلل أو قطع القماش الناعم لتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية. ولكن المشاريع ذات الأحجام الكبيرة والمشاريع المخصصة لبيع الكهرباء والتي تحتوي على عشرات الآلاف من الألواح تكون هذه الطريقة غير عملية وغير مجدية من الناحيتين الفنية والكلف المالية. أدناه سوف نوضح بعض طرق التنظيف التي تستخدم في المشاريع ذات الأحجام الكبيرة:
- استخدام الفراشي مع تمديد شبكة للمياه داخل موقع المشروع
يمكن استخدام فراشي مخصصة لتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية، حيث أن هذه الفراشي يوجد بها مدخل للمياه ومدخل للكهرباء، وتتحرك الفرشاة على الالواح وبنفس الوقت يتم ضخ المياه على الألواح.
صورة (6): فرشاة مخصصة لتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية.
صورة (7): فرشاة مخصصة لتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية.
فيديو (1): فيديو يوضح استخدام فراشي مخصصة في عملية تنظيف الألواح.
لإيصال الماء في الممرات ما بين الألواح يكون هناك حاجة لتمديد شبكة للمياه داخل الموقع، أو وضع خزانات مياه في أماكن متفرقة داخل موقع المشروع تمكّن من إيصال المياه لجميع مواقع الألواح داخل المحطة.
- استخدام الفراشي مع استخدام بيك أب لنقل المياه
يمكن استخدام نفس الفراشي التي ذكرناها في النقطة السابقة. ولكن لإيصال المياه للممرات ما بين الألواح يمكن تثبيت خزان من المياه على بيك أب عوضاً عن تمديد شبكة كاملة للمياه داخل الموقع.
يتم تحديد الخيار الأفضل ما بين الخيار الأول وهذا الخيار بناءً على عدد مرات التنظيف المطلوبة سنوياً، ظروف الموقع وكلفة تمديد شبكة للمياه مقارنة مع كلف استخدام بيك أب لنقل المياه، وهل عملية التنظيف سوف تكون من مسؤولية مالك المشروع أم من مسؤولية المقاول الذي قام بتنفيذ المشروع.
صورة (8): خزان مياه مع ملحقاته يتم تثبيته على البيك-أب للقيام بتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية.
- استخدام الفراشي واعتماد عملية التنظيف الجاف (بدون استخدام المياه)
في بعض المشاريع يكون الوصول إلى مصادر المياه محدوداً أو بتكاليف مرتفعة. لذلك يفضّل مالكي ومشغلي مشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية في مثل هذه المشاريع باعتماد عملية التنظيف الجاف للألواح.
ينصح مراجعة مصنع الألواح الشمسية الكهروضوئية قبل استخدام هذا النوع من فراشي/ماكينات التنظيف، للتأكد من أنها لن تسبب الضرر للألواح وتحديداً الطبقة المانعة للانعكاس (Anti-Reflective Coating: ARC) التي يتم وضعها على السطح الزجاجي للألواح. بالإضافة إلى ذلك بعض مصنعي الألواح يقومون باشتراط حد أعلى من عدد المرات التي يمكن فيها تنظيف الألواح باستخدام التنظيف الجاف سنوياً.
فيديو (2): فيديو يوضح عملية التنظيف الجاف للألواح (بدون استخدام المياه).
- روبوت صغير متنقل
في بعض المشاريع وتحديداً التي يتم تصميمها وتركيبها على أسطح الهياكل المعدنية والتي يتم فيها استغلال مساحة السطح كاملاً بدون ترك مسافات لعمليات التنظيف والصيانة، تبرز الحاجة إلى استخدام روبوتات متنقلة في عملية التنظيف، كما في الصورة والفيديو أدناه.
في مثل هذا النوع من المشاريع تصعب عملية استخدام الفراشي التي ذكرناها في الخيارات السابقة، حيث أن عرض مصفوفات الألواح الشمسية الكهروضوئية يكون أطول من أطول ذراع يمكن تركيبه على فراشي التنظيف. (مع ذلك يمكن استخدام الفراشي من خلال تثبيتها بحبال وإنزالها للأطراف السفلية من المصفوفة وسحبها مجدداً).
صورة (9): روبوت صغير متنقل للقيام بتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية.
فيديو (3): فيديو يوضح عملية استخدام روبوت صغير متنقل في عملية تنظيف الألواح.
- روبوتات بعرض مصفوفات الألواح الشمسية الكهروضوئية.
يمكن أيضاً استخدام روبوتات يتم تثبيتها على الألواح الشمسية الكهروضوئية وتكون بعرض المصفوفات كما توضح الصور أدناه. وغالباً ما يكون هذا النوع من الروبوتات يعتمد على عملية التنظيف الجاف (Dry-cleaning).
هذه الروبوتات تكون ثابتة بشكل دائم على مصفوفات الألواح وبذلك يتم الاستغناء عن العمالة بشكل كامل في عملية التنظيف (باستثناء عمليات الصيانة). أو لتخفيض الكلف الرأسمالية (CAPEX) لهذا النوع من الروبوتات يمكن أن تكون متنقلة يتم نقلها من صف إلى آخر بالمشروع.
فيديو (4): فيديو يوضح عملية استخدام روبوتات متنقلة بعرض مصفوفات الألواح الشمسية الكهروضوئية في عملية التنظيف.
يجب أن يتم أخذ هذه الطريقة من التنظيف للألواح بعين الاعتبار في مرحلة تصميم المشروع، حيث يتم عادةً تركيب هياكل معدنية إضافية للهياكل المعدنية التي يتم تبيث الألواح عليها، وذلك لكي لا تسبب هذه الروبوتات أي ضغط أو إجهاد ميكانيكي على الألواح.
- شاحنة مع ذراع بعرض مصفوفات الألواح الشمسية الكهروضوئية.
الطريقة الأخيرة التي سنذكرها في هذا المقال لتنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية هي باستخدام شاحنة يتم تثبيت ذراع بعرض مصفوفات الألواح الشمسية الكهروضوئية عليها، حيث يتم تنظيف المصفوفة بمجرد بمرور الشاحنة بجانبها بسرعة مناسبة.
ويجب تحديد طريقة تنظيف الألواح في مرحلة تصميم المشروع، حيث أنه على سبيل المثال لاستخدام هذه الطريقة في تنظيف الألواح يجب ترك مسافة كافية بين مصفوفات الألواح الشمسية الكهروضوئية لحركة الشاحنة. بالإضافة إلى ذلك يجب عدم وجود أجسام تعيق حركة الشاحنة بين المصفوفات.
صورة (10): شاحنة مع ذراع لتنظيف الألواح الشمسية الكهرضوئية.
صورة (11): شاحنة مع ذراع لتنظيف الألواح الشمسية الكهرضوئية.
فيديو (5): فيديو يوضح عملية تنظيف الألواح باستخدام شاحنة مثبت عليها فرشاة لتنظيف الألواح الكهروضوئية.
كم عدد المرات التي يجب فيها تنظيف الألواح الشمسية الكهروضوئية؟
تعتمد عملية تحديد عدد المرات التي يجب فيها تنظيف الألواح الكهروضوئية على موقع المشروع، ظروف التركيب، وخسائر الأتربة (Soiling Losses) التي تم أخذها بعين الاعتبار أثناء إعداد دراسة إنتاجية مشروع الطاقة الشمسية.
لذلك لا يمكن تحديد عدد مرات ثابت لمشاريع الطاقة الشمسية الكهروضوئية، حتى لو كانت هذه المشاريع تقع ضمن نطاق جغرافي معين.
من المجدي في المشاريع ذات الأحجام الكبيرة تركيب جهاز يقوم بحساب الخسائر الناتجة عن عدم تنظيف الألواح. حيث يتكون هذا الجهاز من لوحين، اللوح الأول يتم تنظيفه فقط عند تنظيف ألواح المشروع واللوح الثاني يتم تنظيفه بشكل يومي. ومن ثم تتم مقارنة إنتاجية اللوح النظيف مع إنتاجية اللوح المتسخ لتحديد خسائر عدم التنظيف.
بعد معرفة كمية الخسائر الناتجة عن عدم تنظيف الألواح، يمكن مقارنة كلفة عملية التنظيف مع مقدار الخسائر في الإنتاجية (سعر الكيلو واط ساعة المباع (سنت/كيلو واط ساعة) * كمية الخسائر المتوقعة (كيلو واط ساعة)) لتحديد الوقت الذي يجب فيه بدء عملية تنظيف الألواح.
صورة (12): صورة توضيحية لجهاز قياس خسائر الأتربة.
______________________________________
